Phân tích các điểm chính trong thiết kế cơ sở của một ngôi nhà cấu trúc thép

Thiết kế cơ sở của một ngôi nhà cấu trúc thép là liên kết cốt lõi để đảm bảo sự an toàn và hiệu suất địa chấn tổng thể của tòa nhà. Kết hợp các thông số kỹ thuật hiện tại, đổi mới công nghệ và các trường hợp thực tế, sau đây là một cuộc thảo luận chi tiết từ các kích thước của các nguyên tắc thiết kế cấu trúc, ứng dụng công nghệ địa chấn và giải thích các yêu cầu vật liệu và quy trình

1. Nguyên tắc cốt lõi và bố cục cấu trúc của thiết kế cơ sở

Khả năng mang và yêu cầu ổn định

Cơ sở cần phải chịu tất cả các tải trọng của tòa nhà (bao gồm cả trọng lượng cấu trúc, tải trọng thiết bị, tải trọng sử dụng, v.v.) và thiết kế dung lượng ổ trục của nó phải ít nhất 1,5 lần tải trọng được tính toán để đảm bảo rằng nó có thể ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, trong trường hợp động đất 7 cường độ, một tòa nhà cấu trúc thép cao tầng đã chống lại thành công tác động của trận động đất thông qua thiết kế cốt thép cơ sở và khả năng chịu lực của nó vượt xa tiêu chuẩn thông thường.

Khả năng thích ứng của nền tảng: Loại nền tảng (nền tảng nông như nền tảng mở rộng hoặc nền tảng sâu như nền tảng cọc) cần được chọn theo dữ liệu thăm dò địa chất để tránh giải quyết nền tảng hoặc các vấn đề dịch chuyển bên. Ví dụ, độ sâu bị chôn vùi của móng cọc không được nhỏ hơn 1/20 tổng chiều cao của ngôi nhà và độ sâu chôn của nền tảng tự nhiên nên lớn hơn 1/15

.

Đối xứng cấu trúc và tính toàn vẹn

Cơ sở và cấu trúc thượng tầng nên được sắp xếp đối xứng để giảm hiệu ứng xoắn và cải thiện hiệu suất địa chấn bằng cách cân bằng phân phối tải. Ví dụ, bố cục của khung hỗ trợ về cơ bản đối xứng và tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng của sàn không được vượt quá 3 để ngăn chặn nồng độ ứng suất cục bộ.

Thiết kế hệ thống hỗ trợ địa chấn

Lựa chọn loại hỗ trợ: Hỗ trợ trung tâm (như hỗ trợ chéo và hỗ trợ xương cá) được khuyến nghị cho các tòa nhà dưới 12 tầng. Hỗ trợ lập dị hoặc cấu trúc xi lanh có thể được kết hợp với hơn 12 tầng để tạo thành nhiều đường địa chấn. Cần tránh hỗ trợ hình chữ K vì nó dễ dàng gây ra khoảnh khắc uốn bổ sung.

Cấu trúc nút: Góc giữa thanh chéo hỗ trợ và mặt phẳng ngang không được vượt quá 55 °, độ dày của tấm nút không được nhỏ hơn 10 mm, hỗ trợ giữa các cột phải được làm bằng toàn bộ vật liệu hoặc độ bền của cường độ bằng nhau và cường độ kết nối không được nhỏ hơn 1,2 lần công suất mang nhựa của thanh hỗ trợ.

2. Đổi mới và ứng dụng công nghệ địa chấn

Cách ly địa chấn và tiêu tán năng lượng và công nghệ hấp thụ sốc

Vòng bi cách ly địa chấn: chẳng hạn như vòng bi khớp bóng và vòng bi cao su loại chậu, có thể hấp thụ năng lượng địa chấn và giảm rung động cấu trúc. Sân bay Bắc Kinh Daxing sử dụng vòng bi cách ly địa chấn để đạt được pháo đài địa chấn 8 độ.

Hỗ trợ tiêu tán năng lượng: Bằng cách thiết lập bộ giảm chấn nhớt hoặc tiêu tan năng lượng kim loại, năng lượng địa chấn được chuyển đổi thành tản nhiệt. Quảng trường Chong Khánh sử dụng kết hợp giảm xóc để giảm rung gió và phản ứng địa chấn.

Công nghệ được cấp bằng sáng chế cho cơ chế địa chấn

Một công nghệ được cấp bằng sáng chế sử dụng ghế hình chữ U và lò xo xoắn để đệm và bù đắp rung của trục X/Y. Cơ sở của nó được trang bị một cơ chế địa chấn đối xứng, đạt được sự hấp thụ sốc đa hướng thông qua biến dạng đàn hồi và cải thiện hiệu suất địa chấn.

Thiết kế hợp tác của tường địa chấn và khung

Trong cấu trúc tường có khung hình phía dưới, độ dày của thành địa chấn không nhỏ hơn 160mm, tỷ lệ cốt thép thanh thép phân tán không nhỏ hơn 0,25%và mở bảng tường tạo thành một phần tường có tỷ lệ chiều cao ≥2 để tăng cường khả năng chống lại sự dịch chuyển bên. Tấm dưới cùng lớp chuyển tiếp cần sử dụng các tấm bê tông cốt thép được đúc tại chỗ (độ dày ≥120mm) và giảm các lỗ mở.

3. Yêu cầu về quá trình vật liệu và xây dựng

Áp dụng thép cường độ cao

Sử dụng thép cường độ cao của lớp Q355 trở lên để thay thế thép Q235 truyền thống để cải thiện độ bền kéo và độ dẻo của đế. Ví dụ, tỷ lệ ứng dụng của thép hình H cán nóng được tăng lên 50%, đạt được sự kết hợp của khả năng chịu lực nhẹ và có khả năng chịu lực cao.

Các biện pháp gia cố nút chính

Thiết kế chân cột: Các tòa nhà cao tầng sử dụng các khớp cứng (chèn hoặc mở chân cột) và khung cửa hàng thấp

Cấu trúc chùm tường: Phần chiều rộng ≥300mm, chiều cao ≥1/10 của nhịp, khoảng cách khuấy ≤100mm, số cốt thép ≥2φ14, neo trong cột.

Bảo hành phòng cháy chữa cháy và bảo đảm độ bền

Các thành phần thép cần được xử lý bằng lớp phủ chống cháy và giới hạn chống cháy không dưới 1,5 giờ. Không bảo vệ, thép mất khả năng chịu lực trong vòng 15-20 phút trong vụ cháy, do đó cần phải kết hợp với bảng chống cháy hoặc kết thúc bê tông